本發(fā)明涉及一種風(fēng)洞測試裝置，具體涉及一種微量風(fēng)洞天平。

背景技術(shù)：

風(fēng)洞天平是用來測量飛行器(模型)氣動(dòng)力的重要風(fēng)洞測試裝置，但是目前的風(fēng)洞天平都不能同時(shí)測量六個(gè)分量(mN量級的氣動(dòng)阻力、升力和偏航力，及相應(yīng)量級的俯仰力矩、偏航力矩和滾轉(zhuǎn)力矩)的微小力和力矩。

所以亟需一種能同時(shí)測量六個(gè)分量的微量風(fēng)洞天平。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種能同時(shí)測量六個(gè)分量的微量風(fēng)洞天平。

為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種微量風(fēng)洞天平，包括：

一個(gè)變截面異形梁、一個(gè)底座，所述變截面異形梁為L型，分為水平橫梁和立梁立梁，水平橫梁端部具有模型安裝定位端面及尖狀突起，用來安裝固定氣動(dòng)力測試模型，水平橫梁和立梁上開有若干槽口作為應(yīng)變測量區(qū)域；所述異形梁的立梁底端固定于所述底座上。

進(jìn)一步，所述異形梁截面為十字型，即具有正交的加強(qiáng)筋。

進(jìn)一步，所述風(fēng)洞天平還具有一個(gè)壓塊,與所述底座固定在一起，用來增加穩(wěn)定性。

進(jìn)一步，所述水平橫梁位于Z軸負(fù)向，立梁位于Y軸負(fù)向，二者相互垂直，加強(qiáng)筋分別位于XOY、XOZ、YOZ平面內(nèi)。

進(jìn)一步，所述槽口為6個(gè)，水平橫梁上4個(gè)，其中2個(gè)位于XOZ平面內(nèi)，2個(gè)位于YOZ平面內(nèi)；立梁上2個(gè)，其中1個(gè)位于XOY平面內(nèi)，1個(gè)位于YOZ平面內(nèi)。

進(jìn)一步，每個(gè)測量區(qū)域設(shè)置4個(gè)測點(diǎn)，即設(shè)置4個(gè)應(yīng)變片組成一個(gè)惠斯登電橋，測量繞槽口軸向的彎曲應(yīng)變。

相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有下列技術(shù)效果：

本發(fā)明針對稀薄氣體風(fēng)洞環(huán)境的微力測量，設(shè)計(jì)了一種微量風(fēng)洞天平以及測試原理。該天平主體彈性元件由變截面異形梁構(gòu)成，采用高靈敏度應(yīng)變測試技術(shù)，可以測量彈性元件若干區(qū)域的應(yīng)變；通過反演計(jì)算可獲得mN量級的氣動(dòng)阻力、升力和偏航力，及相應(yīng)量級的俯仰力矩、偏航力矩和滾轉(zhuǎn)力矩，共計(jì)六個(gè)分量。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下文中將結(jié)合附圖對本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明。需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互任意組合。

實(shí)施例一：

如圖1所示，本發(fā)明提供一種微量風(fēng)洞天平，包括：一個(gè)變截面異形梁1、一個(gè)底座2，變截面異形梁1為L型，分為水平橫梁11和立梁12，水平橫梁11端部具有模型安裝定位端面111及尖狀突起112，用來安裝固定氣動(dòng)力測試模型(圖中未示出)，水平橫梁11和立梁12上開有若干槽口113作為應(yīng)變測量區(qū)域；異形梁的立梁12底端固定于底座2上。

風(fēng)洞天平還具有一個(gè)壓塊3,與底座2固定在一起，用來增加穩(wěn)定性。

異形梁截面為十字型，即具有正交的加強(qiáng)筋。

水平橫梁11位于Z軸負(fù)向，立梁12位于Y軸負(fù)向，二者相互垂直，加強(qiáng)筋分別位于XOY、XOZ、YOZ平面內(nèi)。

槽口113為6個(gè)，水平橫梁11上4個(gè)，其中2個(gè)位于XOZ平面內(nèi)，2個(gè)位于YOZ平面內(nèi)；立梁12上2個(gè)，其中1個(gè)位于XOY平面內(nèi)，1個(gè)位于YOZ平面內(nèi)。

每個(gè)測量區(qū)域設(shè)置4個(gè)測點(diǎn)，即設(shè)置4個(gè)應(yīng)變片組成一個(gè)惠斯登電橋，測量槽口區(qū)域軸向的彎曲應(yīng)變。

測試原理

1)天平主體結(jié)構(gòu)包括一個(gè)變截面異形梁、一個(gè)底座和一個(gè)壓塊，如圖1所示。以標(biāo)準(zhǔn)緊固件連接壓塊和底座，將異形梁夾持固定在相應(yīng)的位置。氣動(dòng)力測試模型安裝在異形梁水平段前端部，模型與異形梁端部剛性連接；模型承受的氣動(dòng)力和氣動(dòng)力矩將傳遞、作用到異形梁上。

2)異形梁作為測量氣動(dòng)阻力、升力、偏航力、俯仰力矩、偏航力矩和滾轉(zhuǎn)力矩的彈性元件。異形梁主體上由正交的兩塊薄板或殼組成，梁上加工若干槽口作為應(yīng)變測量區(qū)域。

3)氣動(dòng)阻力Fz、升力Fy、偏航力Fx、俯仰力矩Mx、偏航力矩My和滾轉(zhuǎn)力矩Mz的共同作用將導(dǎo)致異形梁發(fā)生復(fù)合彎曲，以應(yīng)變片測量各區(qū)域P1、P2、P3、P4、P5和P6的彎曲應(yīng)變。每個(gè)測量區(qū)域四個(gè)測點(diǎn)，其中P1、P2、P3和P4感應(yīng)彎曲產(chǎn)生的Z方向拉伸/壓縮應(yīng)變，P5和P6感應(yīng)彎曲產(chǎn)生的Y方向拉伸/壓縮應(yīng)變。

4)將每個(gè)測量區(qū)域四個(gè)應(yīng)變片組成一個(gè)惠斯登電橋，使測量區(qū)域P1、P3和P6橋壓輸出對應(yīng)彈性元件以X軸為轉(zhuǎn)動(dòng)軸的彎曲、P2和P4對應(yīng)以Y軸為轉(zhuǎn)動(dòng)軸的彎曲、P5對應(yīng)以Z軸為轉(zhuǎn)動(dòng)軸的彎曲，而其它變形引起的橋壓輸出自行抵消。從而，可基于彈性梁彎曲理論從測量區(qū)域應(yīng)變計(jì)算氣動(dòng)力分量。

以上僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。